锂电池充电器用不对称半桥反激变换器电路仿真 两个管子均可实现ZVS 模型包含开环和电压闭环控制
锂电池充电器用不对称半桥反激变换器电路仿真 两个管子均可实现ZVS 模型包含开环和电压闭环控制 运行环境为matlab/simulink
搞电源的老铁们肯定对ZVS技术不陌生，今天咱们来盘一盘不对称半桥反激这个经典拓扑。这玩意儿在锂电池充电器里用得挺多，关键它能实现两个开关管都ZVS，这可是白嫖来的效率提升啊！
先看电路结构（图1），高压侧用MOSFET替代传统反激的二极管，低压侧还是常规MOS。重点在于漏感Lk和结电容Coss的配合——当管子关断时，结电容和漏感形成谐振回路，电压自然震荡到零就实现软开关了。这个谐振过程咱们用Simulink建模时要特别注意非线性电容的特性，直接上Variable Capacitor模块才够真实。
开环模型搭建起来最直接，在Simulink里拖几个Power Electronics模块搞定。主电路参数设置要注意：
Lp = 120e-6; % 初级电感 Lk = 15e-6; % 漏感 Coss = 150e-12; % MOSFET结电容 Vin = 48; % 输入电压开关频率设到65kHz左右比较合适，既能控制体积又不至于损耗太大。仿真跑起来后用Powergui分析波形，重点看Vds的下降沿是否在电流过零前完成——这就是ZVS的标志（图2）。
锂电池充电器用不对称半桥反激变换器电路仿真 两个管子均可实现ZVS 模型包含开环和电压闭环控制 运行环境为matlab/simulink
不过开环终究是玩具，实战得闭环控制。电压环用PID调节，这里有个坑：反激变换器的右半平面零点会导致相位突变。建议上Type III补偿器，Simulink里用Transfer Function搭：
s = tf('s'); Gc = (1 + s/(2*pi*1e3)) / (s*(1 + s/(2*pi*10e3))); % 零点1kHz，极点10kHz调参时先扫个伯德图看看相位裕度，至少留45度。实际跑起来发现负载突变时输出电压会有个毛刺，这时候得在反馈环里加个软启动电路，用Ramp模块限幅就能解决。
最后看仿真结果（图3），上管在t1时刻Vds已经降到0才开始导通，下管t2时刻同样完成ZVS。效率算下来比硬开关高6个百分点，EMI频谱的高频成分明显减少。不过要注意死区时间设置，太短会导致电容没放完电，太长又影响占空比范围。实测死区设在150ns左右最合适，这个值跟结电容容量直接相关。
总的来说这拓扑性价比确实高，特别适合20-100W的中功率充电场景。仿真文件已上传GitHub，需要的老铁评论区自取。下期咱们聊聊怎么把这个结构移植到LLC上去，保证更刺激！